Trí tuệ nhân tạo giúp phát hiện ra động vật hoang dã

Những bức ảnh chụp tự động bằng các camera bố trí trong rừng giúp người ta phát hiện sự có mặt của những động vật hoang dã xuất hiện nơi ấy. Tuy nhiên, thật khó cho các nhà khoa học khi trong hàng triệu bức ảnh ấy có vô số ảnh… không có động vật nào cả và nhiều ảnh khác sự hiện diện của động vật rất không rõ ràng. Trí tuệ nhân tạo (AI) đã giúp giải quyết vấn đề này.

Chương trình Wildlife Insights: Giữ lấy sự đa dạng sinh học bằng Kỹ thuật và Trí tuệ nhân tạo

Theo Quỹ Động vật hoang dã Thế giới, từ thập niên 1970 đến nay quần thể động vật có xương sống đã giảm trung bình 60%. Một đánh giá toàn cầu gần đây của Liên Hiệp Quốc cho thấy chúng ta có nguy cơ mất đến một triệu loài do tuyệt chủng, nhiều loài trong số đó có thể bị tuyệt chủng ngay trong thập kỷ tới.

Để bảo vệ động vật hoang dã tốt hơn, bảy tổ chức, do tổ chức Bảo tồn Quốc tế (Conservation International) và Google dẫn đầu, đã lập bản đồ phân bổ hơn 4,5 triệu động vật trong tự nhiên bằng cách sử dụng các bức ảnh được chụp từ “bẫy camera” (camera traps). Các bẫy camera này là những camera lắp đặt tại các vị trí được chọn lựa ở các nơi hoang vắng, rừng rậm, nơi mà người ta nghi ngờ là sẽ có sự xuất hiện của các động vật hoang dã. Khi phát hiện có một vật thể chuyển động, camera sẽ được tự động kích hoạt và chụp ảnh vật thể đó. Tổ chức Wildlife Insights (Nhận thức Đời sống hoang dã) là nơi thu nhận các ảnh chụp từ “bẫy camera” đó từ khắp nơi trên thế giới và xử lý chúng. Nền tảng kỹ thuật của Wildlife Insights dựa trên điện toán đám mây của Google, có hỗ trợ trí tuệ nhân tạo (AI), nhờ đó giúp theo dõi công tác bảo tồn thuận tiện và hiệu quả hơn bằng cách tăng tốc độ phân tích ảnh bẫy camera.

Hình ảnh được Wildlife Insights phân tích và tổng hợp, sau đó được đăng công khai trên website của tổ chức này (www.WildlifeInsights.org) để mọi người trên thế giới đều có thể xem và hiểu những gì đang xảy ra. Từ đó, người ta có thể thay đổi cách quản lý các khu vực được bảo vệ, trao quyền cho cộng đồng địa phương trong bảo tồn và đưa dữ liệu tốt nhất đến gần hơn với các nhà bảo tồn và những người có thẩm quyền ra quyết định.

Lọc ra thông tin có nghĩa giữa hàng núi dữ liệu

Con người không thể có thời gian và điều kiện để chụp ảnh trực tiếp các con thú, vì vậy các tấm ảnh “bẫy” được là công cụ hiệu quả nhất để tìm hiểu nhiều điều về đời sống hoang dã. Bẫy máy ảnh giúp các nhà nghiên cứu đánh giá tình trạng của các loài động vật hoang dã, đặc biệt là những loài sống riêng lẻ và quý hiếm. Trên toàn thế giới, các nhà sinh vật học cùng các nhà quản lý khu vực đặt camera kích hoạt chuyển động trong các khu rừng và khu vực hoang dã để theo dõi các loài. Các camera này chụp được hàng triệu bức ảnh mỗi năm.

Nhưng bạn sẽ làm gì khi có trong tay hàng triệu bức ảnh “bẫy” được? Trước hết, không phải đa số các bức ảnh chụp được đều rõ ràng, dễ nhìn mà ngược lại. Phần lớn chúng đều khó nhận dạng. Ví dụ như con vật xuất hiện trong ảnh nhưng lại khuất trong bóng tối hoặc ẩn sau bụi rậm. Điều phiền phức hơn nữa là theo thống kê có đến 80 phần trăm các bức ảnh hoàn toàn không có động vật hoang dã nào! Bởi vì bẫy máy ảnh được kích hoạt khi có vật thể chuyển động trong phạm vi chụp ảnh, mà vật thể chuyển động thì chưa chắc là động vật hoang dã. Ví dụ như gió thổi làm rung động các cành cây, bụi cỏ.

Xử lý tất cả những bức ảnh này không chỉ tốn thời gian và công sức mà trong nhiều trường hợp còn là chuyện không thể làm được. Trong nhiều thập kỷ, một trong những thách thức lớn nhất chỉ đơn giản là chọn lựa ra những bức ảnh có giá trị giữa những ảnh vô nghĩa. Hiện nay, vẫn còn hàng triệu bức ảnh “bẫy” được nằm mòn mỏi trên các ổ đĩa cứng của các cá nhân và tổ chức trên toàn thế giới chưa được chọn lọc ra, và không ai biết được trong đó có những ảnh có giá trị như thế nào.

Dùng trí tuệ nhân tạo để thấy rõ hơn thế giới tự nhiên

Hình ảnh chụp bằng bẫy camera sẽ thông qua xử lý bằng AI rồi đưa lên đám mây để chia sẻ với cộng đồng

Với chương trình Wildlife Insights, các nhà khoa học làm công tác bảo tồn động vật giờ đây có thể tải hình ảnh “bẫy” được của họ lên Đám mây Google và chạy các mô hình AI nhận dạng loài của Google trên các hình ảnh ấy. Với đám mây và mô hình AI này, họ có thể cộng tác với nhiều người khác để cùng vẽ nên bản đồ phân bổ động vật hoang dã và phát triển sự nhận thức hiểu biết về tình trạng của các loài.

Cơ sở dữ liệu những hình ảnh “bẫy” camera này là tài liệu phổ biến công cộng lớn nhất và đa dạng nhất trên thế giới cho phép mọi người khám phá hàng triệu hình ảnh bẫy camera và lọc hình ảnh theo loài, quốc gia và năm.

Trung bình, một chuyên gia có thể gắn nhãn phân loại cho 300 đến 1.000 hình ảnh mỗi giờ. Với sự trợ giúp của nền tảng AI của Google, Wildlife Insights có thể phân loại các hình ảnh tương tự nhanh hơn tới 3.000 lần, phân tích tới 3,6 triệu ảnh mỗi giờ. Để thực hiện điều này, Google dùng bộ khung TensorFlow sử dụng mã nguồn mở tạo nên một mô hình AI để tự động phân loại các loài trong một hình ảnh.

Như vậy, mô hình AI ở đây thực hiện hai công việc:

-        Lọc bỏ những ảnh rỗng: đó là những bức ảnh mà thực chất trên đó không có hình dáng bất cứ động vật nào.

-        Khi phát hiện có động vật trong ảnh thì xác định nó thuộc loài nào.

Việc xác định loài vẫn còn là một thách thức không nhỏ đối với AI. Hiện nay các mô hình AI của Google đã được đào tạo để nhận ra 614 loài khác nhau, trong đó các loài như báo đốm, chim sơn ca trắng và voi châu Phi có xác suất dự đoán chính xác từ 80 đến 98,6%. Quan trọng nhất, số hình ảnh không chứa động vật, vốn chiếm tỷ lệ tới 80% tổng số hình, sẽ được phát hiện (với độ tin cậy rất cao) và tự động bị xóa. Nhờ đó, các nhà sinh vật sẽ có nhiều thời gian hơn cho công tác khoa học thay vì phải chăm chú nhìn vào những bức ảnh chỉ có những đám cỏ lao xao.

Với dữ liệu này, người quản lý các khu vực được bảo vệ hoặc các chương trình chống săn trộm có thể đánh giá tình trạng của các loài cụ thể và chính quyền địa phương có thể sử dụng dữ liệu để thông báo chính sách và tạo ra các biện pháp bảo tồn.

Hành động trước khi quá muộn

Nhờ sự kết hợp của công nghệ tiên tiến, chia sẻ dữ liệu, quan hệ đối tác và phân tích dựa trên khoa học, các chuyên gia đã có cơ hội làm hạn chế sự suy giảm loài.

Mặc dù chỉ mới bắt đầu áp dụng AI để hiểu rõ hơn về động vật hoang dã, các giải pháp như Wildlife Insights có thể giúp bảo vệ hành tinh của chúng ta để các thế hệ tương lai có thể sống trong một thế giới còn đầy đủ động vật hoang dã.

Phạm Hoài Nhân

Báo Đồng Nai cuối tuần - 08/03/2020

Box:

Chương trình Wildlife Insights là sự hợp tác giữa Tổ chức Bảo tồn Quốc tế, Vườn thú Quốc gia và Viện Bảo tồn Sinh học Smithsonian, Bảo tàng Khoa học Tự nhiên Bắc Carolina, Bản đồ Sự sống, Quỹ Bảo vệ Thiên nhiên Thế giới, Hiệp hội Bảo tồn Động vật hoang dã, Hiệp hội Động vật học London, Google Earth Outreach, được xây dựng bởi Vizzuality và được hỗ trợ bởi Quỹ Gordon & Betty Moore và Lyda Hill Philanthropies.